1.3. Проектирование технологических процессов газотермического напыления покрытий.

В настоящее время при изготовлении новых и восстановлении изношенных деталей широко применяют газотермическое напыление (ГТН) покрытий. Это обусловливает необходимость разработки методики проектирования технологических процессов (ТП) ГТН.

Технологическая система получения газотермических покрытий представляет собой совокупность взаимосвязей обрабатываемой детали и формируемого покрытия, методов и средств обработки, целью которой является оптимальное формообразование покрытия при заданных ограничениях по качеству, себестоимости его получения и изделия в целом, по производительности обработки на всех этапах производства.

Это схема «входов» и «выходов» технологической системы. К «входам» системы подготовки детали к нанесению покрытий (ПОД) следует отнести: 1-материал и способ ее получения, которые характеризуют обрабатываемость, физико-механические и теплофизические свойства материала и пределы их изменения, возможный уровень режимов обработки; 2-конструктивно- технологические особенности детали(форма и габаритные размеры, положение обрабатываемых поверхностей, толщина стенок, жесткость и т.д.); 3-технические возможности технологического оборудования; 4-характеристики надежности функционирования технологического оборудования; 5-режущий инструмент или обрабатывающая среда (абразивные частицы, химические растворы …); 6-режимы обработки, определяющие характер и интенсивность внешнего воздействия на обрабатываемую деталь; 7-виды обработки и последовательность их выполнения; 8-организационно-технически факторы. Также качество поверхностей, исходный материал покрытия, режимы газотермического напыления, технологическую среду.

Системный учет всех групп факторов позволяет целенаправленно учесть возможные эффекты проявления технологической «наследственности» на всех стадиях получения и обработки покрытий.

«Выходами» являются: 1-качество газотермического покрытия, характеризующееся комплексом разнообразных свойств; 2-точность формообразования при нанесении и обработке покрытия; 3-производительность обработки;4-экономичность обработки.

При выборе варианта ТП получения покрытия стремятся обеспечить минимальное число переходов при обработке поверхности, включая операции формирования покрытия; рационально выбрать установочные базы по всему ТП исключить возможность ухудшения характеристик качества детали в процессе формирования покрытия и т.д.Число возможных вариантов маршрута обработки поверхностей, включая формирование покрытий, может быть большим.

Во многих случаях, учитывая недостаточный опыт применения покрытий и отсутствие обобщенных данных на начальной стадии разработки ТП ГТН, проводят лабораторные исследования. Сопоставляя их результаты с исходными данными, выбирают способ ГТН (плазменный, детонационно-газовый и др.), а затем исходный материал и способ его подготовки. В настоящее время разрабатывают научно обоснованные критерии выбора способа ГТН применительно к конкретным изделиям с учетом свойств их материала и требований к покрытию. Представляется целесообразным создать многовариантные таблицы технологических маршрутов получения покрытий на типовых поверхностях с учесом свойств материалов основы и покрытия, а также конструктивно-технологических особенностей напыляемых деталей.

Имеется упрощенная схема технологического процесса проектирования ГТН, условно разделенного на 7 этапов.

На 1-м этапе производят сбор, обобщение и анализ большого количества информации. При этом учитывают все факторы, влияющие на условия формирования покрытия и поведение его в процессе эксплуатации, а также на проявление технологической наследственности на всех этапах обработки.

На 2-м этапе предусматривается разработка вариантов маршрута получения газотермического покрытия в рамках общего маршрута изготовления детали. К технологическим приемам, обеспечивающим рациональность ТП, могут быть отнесены: установление рациональной последовательности всех технологических операций, совмещение переходов и операций, определение рациональных временных интервалов между отдельными переходами и операциями для поддержания благоприятного термического режима и избежания загрязнения поверхности и др.

Трудность решения задач 3-го этапа связана с тем, что критерии оценки многосторонни и не могут быть представлены средствами формальной логики. После логической оценки по этим или иным критериям, принятым в конкретных случаях, из нескольких предварительно разработанных вариантов выбирают один, корректируют и дорабатывают его. экспертную оценку вариантов следует проводить как можно тщательнее, основываясь на мнении различных специалистов.

4-й этап дополнительно служит для определения оптимальной толщины покрытия. По его результатам может быть проведена корректировка и переоценка ранее принятых решений. При этом необходимо знать весь технологический маршрут и особенности обработки детали. Если остается два конкурирующих варианта, то их оценивают по критериям экономичности и надежности (5-й этап). Затем переходят к 6-му этапу-оформлению окончательного варианта ТП. На 7-м этапе при внедрении его в производство может потребоваться корректировка ряда решений.

Весь комплекс работ по технологическому проектированию выполняется по смешанной стратегии (с элементами линейной, циклической, разветвленной и адоптивной стратегий), т.е. не может быть представлен простой последовательностью выполнения отдельных этапов, а характеризуется возвратом к предыдущим этапам, параллельным их выполнением и т.д.

В настоящее время необходимо обобщить результаты исследований теории и практики газотермического напылении с целью создания научных основ технологического проектирования процессов нанесения покрытий и соответствующих систем автоматизированного проектирования.